專利名稱:一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別的裝置,屬于圖像采集與處理領域，特別是對線纜缺陷的圖像識別領域。該裝置主要包括圖像采集平臺以及基于Zynq的圖像處理平臺兩大部分，圖像采集部分通過光學平面鏡輔助單個相機對線纜進行360°全景圖像采集，圖像處理平臺是充分利用Zynq平臺上軟硬件聯(lián)合設計的優(yōu)勢，在Zynq芯片內(nèi)部進行高速圖像數(shù)據(jù)采集、緩存、處理，處理包括缺陷檢測和識別字符，最后通過驅動HDMI接口，在顯示器上顯示。實現(xiàn)了對線纜生產(chǎn)線上高速運動線纜的在線實時表觀缺陷檢測和字符識別。代替了傳統(tǒng)的人工目檢，提高了效率。
【專利說明】
_種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于圖像采集與處理領域，特別是對線纜缺陷的圖像識別領域。
【背景技術】
[0002]線纜是電氣產(chǎn)品的重要組成部分，表觀是線纜質量重要指標之一。本實用新型充分利用Zynq平臺上軟硬件聯(lián)合設計的優(yōu)勢，設計一種基于機器視覺的線纜表觀檢測和字符識別裝置，對高速運動的線纜進行在線實時檢測，代替?zhèn)鹘y(tǒng)生產(chǎn)線上人工目檢，提高了線纜產(chǎn)品的生產(chǎn)質量，提高了檢測效率。
[0003]國內(nèi)線纜生產(chǎn)線都是半自動生產(chǎn)線，對線纜表觀質量檢測主要是傳統(tǒng)的人工目檢，耗時耗力，可靠性差，效率低。國外目前有一些線纜表觀檢測的設備，但是都是高端產(chǎn)品，成本高，價格昂貴，并且都是基于PC機器視覺系統(tǒng)實現(xiàn)的線纜表觀檢測，PC機對檢測現(xiàn)場環(huán)境要求高，不易于安裝等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，設計一種體積小、穩(wěn)定高、處理速度快、可適應惡劣的工作環(huán)境的基于Zynq的線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置。
[0005]本實用新型一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置，該裝置通過相機對線纜進行圖像采集，圖像采集器，通過多片平面反射鏡，將線纜表面全景圖像分成四路；由相機對線纜全景圖像進行采集，將采集到的線纜圖像信息傳送到Zynq芯片，通過對Zynq芯片對線纜圖像進行處理可分辨出線纜是否存在缺陷或設備處線纜上打印的字符。從而實現(xiàn)實用新型目的。因而本實用新型一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置，該裝置包括:全景圖像采集裝置、圖像處理識別裝置、緩存器，報警器、顯示器;所述圖像采集裝置包括:圖像采集器、相機，圖像采集器包括多塊平面鏡和光源，通過合理設置平面鏡的位置和打光方法，相機采集到線纜表觀360°全景圖像；圖像采集裝置通過數(shù)據(jù)傳輸線與圖像處理識別裝置連接;所述圖像處理識別裝置包括:相機接口、碼盤信號接口、片內(nèi)RAM、緩存控制核、圖像處理核，采集到的圖像通過相機接口存入片內(nèi)RAM，再由緩存控制核實時的將片內(nèi)RAM中的圖像存入緩存器，圖像處理核通過緩存控制核從緩存器中調(diào)取圖像進行處理;若圖像處理核發(fā)現(xiàn)線纜存在缺陷，通過聲光報警器報警，并通過顯示器對存在缺陷的線纜圖像進行顯示;若發(fā)現(xiàn)線纜上印有字符，則通過顯示器對字符進行顯示，碼盤信號接口接收生產(chǎn)線傳輸?shù)拇a盤信號，通過該信號獲得線纜長度，定位線纜上缺陷的位置。
[0006]其中線纜從圖像采集器中穿過，圖像采集器包括6塊平面鏡，4處光源及支架;平面鏡和光源設置于支架上，其中的4塊平面鏡分別設置于線纜的左上方、右上方和左下方、右下方，平面鏡之間不能遮擋線纜像的傳播路徑；左下方和右下方的平面鏡直接將線纜的像反射至圖像采集器的頂端，左上方和右上方的平面鏡中的像通過余下的2塊平面將其反射至圖像采集器的頂端，相機從圖像采集器采集線纜的像;4處光源分別設置于線纜的上下左右。
[0007]其中所述圖像處理識別裝置為Zynq芯片，內(nèi)嵌雙核ARM9。
[0008]其中所述圖像處理核包括:缺陷檢測模塊和字符識別模塊，缺陷檢測模塊包括對圖像的增強模塊、復原模塊、分割模塊、特征提取模塊、模式識別模塊;字符識別模塊包括對圖像的濾波模塊、圖像拼接模塊、形態(tài)學處理模塊、校正模塊、字符提取模塊。
[0009]文獻《銅扁線表面缺陷識別的設計與實現(xiàn)》.大連交通大學碩士學位論文.李秀超，其中第35—55頁公開了 3種表面缺陷的識別方法;分別為數(shù)字圖像處理技術、采用背景差分法、坐標軸投影識別法進行表面缺陷的識別方法。其中第36—45頁詳細介紹了采用數(shù)字圖像處理技術進行表面缺陷的識別方法;第36頁公開了首先對圖像進行灰度變換，并指出灰度處理是圖像處理的最簡單基礎的處理方式;第37頁指出再對圖像進行平滑濾波，第39頁特別指出:針對銅扁線采用中值濾波方法對噪聲的抑制效果較好;第41頁指出再對圖像邊緣檢測，第41一44頁公開了 sobe 1、prewitt、roberts、canny四種邊緣檢測器，并且這四種邊緣檢測針對銅扁線效果相當，都可以使用;第44頁末段公開了對對圖像進行膨脹運算，并在第45也具體介紹了膨脹運算的方法;該文獻第56—64頁也具體介紹了表面缺陷檢測的識別試驗，第56—59頁介紹了首先進行第36—45頁介紹的圖像處理，然后對圖像進行背景分離；第60—62頁介紹了采用閾值分割方法識別出銅扁線上的缺陷。
[0010]文獻《電纜字符自動識別算法及應用研究》.華中科技大學碩士學位論文.黎峰，其中公開了對電纜字符識別方位為:首先對電纜圖像二值化(第18—26頁)，并在第24頁倒數(shù)第二段特別指出對圖像進行二值化后進行形態(tài)學腐蝕對電纜字符的識別效果最好;對圖像進行傾斜矯正(第27—32頁)，并在第31頁第二段后面的步驟中介紹針對電纜字符識別的基于灰度統(tǒng)計的傾斜矯正方法的具體步驟;再對字符進行分割(第33—39頁)，并且在地34頁第4段開始具體介紹了分割的具體步驟，最后采用模板匹配進行字符識別(第40—49頁)，并在第48頁第2段開始公開基于改進模板的字符識別方法的具體步驟。
[0011]本實用新型一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置，基于Zynq的線纜表觀檢測系統(tǒng)，體積小，便攜性好;復雜工作環(huán)境下穩(wěn)定性好;充分利用Zynq平臺軟硬件聯(lián)合設計的優(yōu)勢，處理速度快，實時性好。
【附圖說明】

[0012]圖1為本實用新型一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置示意圖；
[0013]圖2為本實用新型中圖像采集器的示意圖；
[0014]圖2中1，2，3，4，5，6為6塊平面鏡，A，B，C，D為4處光源。
【具體實施方式】
[0015]圖像采集平臺包括圖像采集器，相機，鏡頭等，相機選用cameralink接口面陣CMOS高速相機，鏡頭選用高倍率遠心鏡頭，光源選用大功率led光源。圖像采集器，包括平面鏡和光源，設置合理的打光方法，根據(jù)平面鏡反射原理，將線纜表觀圖像分成四路，投射到一個相機內(nèi)，從而實現(xiàn)對線纜的表觀360°全景圖像采集。
[0016]使用Zynq內(nèi)部邏輯資源產(chǎn)生相機驅動時序，通過camera link線傳送給相機。高速相機開始采圖，采集到的圖像數(shù)據(jù)通過camera link線送到Zynq芯片內(nèi)部，使用Zynq內(nèi)部邏輯資源產(chǎn)生驅動時序，對camera ink接口高速圖像數(shù)據(jù)進行采集，然后緩存在片內(nèi)RAM中。
[0017]后端圖像處理速率與后端圖像處理速率不匹配，為防止圖像數(shù)據(jù)丟失，設置緩存器；片內(nèi)RAM容量有限，無法對一整張圖片進行緩存，所以必須將圖像數(shù)據(jù)緩存到片外SDRAMοDDR3 SDRAM具有高吞吐量，容量大等優(yōu)點，數(shù)據(jù)讀取速度可以滿足前端圖像數(shù)據(jù)的采集速度，不會存在數(shù)據(jù)丟失問題。通過DDR控制ip核將將片內(nèi)RAM中的圖像數(shù)據(jù)存入DDR3SDRAM內(nèi)緩存。
[0018]對DDR3SDRAM緩存中圖像數(shù)據(jù)進行處理，缺陷檢測和字符識別。Zynq內(nèi)嵌雙核ARM9，合理分工軟硬件工作，充分發(fā)揮硬件邏輯并行性運算，軟件處理靈活等優(yōu)勢，軟硬件結合優(yōu)化缺陷檢測和字符識別算法。
[0019]缺陷檢測，可以檢測的缺陷有氣孔、劃痕、麻點、霧點、氣泡等。主要方法是通過去噪、增強、復原、分割、特征提取等預處理之后，通過模式識別方法判斷是否存在缺陷。
[0020]點狀字符識別可以識別到字符噴印質量、噴印位置、噴印字符是否正確等。主要方法是通過濾波、圖像拼接、形態(tài)學處理、校正、字符提取等預處理之后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡學方法對字符進行識別。
[0021]通過碼盤信號，可以判斷線纜長度，線纜長度的確定可以判斷字符噴印是否正確，以及缺陷存在的位置，便于缺陷定位。
[0022]識別到缺陷后發(fā)出聲光報警。提醒工作人員進行處理。并且通過驅動HDMI接口，將缺陷顯示在顯示器上。更直觀的觀察和區(qū)分缺陷類別。
【主權項】
1.一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置，該裝置包括:全景圖像采集裝置、圖像處理識別裝置、緩存器，報警器、顯示器;所述圖像采集裝置包括:圖像采集器、相機，圖像采集器包括多塊平面鏡和光源，使相機能采集到線纜表觀360°全景圖像；圖像采集裝置通過數(shù)據(jù)傳輸線與圖像處理識別裝置連接;所述圖像處理識別裝置包括:相機接口、碼盤信號接口、片內(nèi)RAM、緩存控制核、圖像處理核，采集到的圖像通過相機接口存入片內(nèi)RAM，再由緩存控制核實時的將片內(nèi)RAM中的圖像存入緩存器，圖像處理核通過緩存控制核從緩存器中調(diào)取圖像進行處理;若圖像處理核發(fā)現(xiàn)線纜存在缺陷，通過聲光報警器報警，并通過顯示器對存在缺陷的線纜圖像進行顯示;若發(fā)現(xiàn)線纜上印有字符，則通過顯示器對字符進行顯示，碼盤信號接口接收生產(chǎn)線傳輸?shù)拇a盤信號，通過該信號獲得線纜長度，定位線纜上缺陷的位置。2.如權利要求1所述的一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置，其特征在于所述線纜從圖像采集器中穿過，圖像采集器包括6塊平面鏡，4處光源及支架;平面鏡和光源設置于支架上，其中的4塊平面鏡分別設置于線纜的左上方、右上方和左下方、右下方，平面鏡之間不能遮擋線纜像的傳播路徑;左下方和右下方的平面鏡直接將線纜的像反射至圖像采集器的頂端，左上方和右上方的平面鏡中的像通過余下的2塊平面將其反射至圖像采集器的頂端，相機從圖像采集器采集線纜的像;4處光源分別設置于線纜的上下左右。3.如權利要求1所述的一種線纜表觀缺陷檢測和字符識別裝置，其特征在于所述圖像處理識別裝置為Zynq芯片，內(nèi)嵌雙核ARM9。
【文檔編號】G06K9/46GK205721986SQ201521068530
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2015年12月21日
【發(fā)明人】張靜, 謝煜, 劉娟秀, 倪光明, 劉霖, 葉玉堂, 劉永
【申請人】電子科技大學